粒子群优化相机标定的python代码

时间: 2023-11-12 18:07:46 浏览: 36
以下是使用粒子群优化算法进行相机标定的Python代码: ```python import numpy as np import cv2 from scipy.optimize import minimize from functools import partial class ParticleSwarmOptimization: def __init__(self, n_particles, dim, bounds, cost_func, w=0.5, c1=1, c2=2): self.n_particles = n_particles self.dim = dim self.bounds = bounds self.cost_func = cost_func self.w = w self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.best_positions = np.zeros((n_particles, dim)) self.best_costs = np.ones(n_particles) * np.inf self.swarm_positions = np.zeros((n_particles, dim)) self.swarm_velocities = np.zeros((n_particles, dim)) self.iteration = 0 def optimize(self, n_iterations): for i in range(self.n_particles): self.swarm_positions[i] = np.random.uniform(self.bounds[0], self.bounds[1], self.dim) for i in range(n_iterations): self.iteration = i costs = self.cost_func(self.swarm_positions) for j in range(self.n_particles): if costs[j] < self.best_costs[j]: self.best_costs[j] = costs[j] self.best_positions[j] = self.swarm_positions[j] for j in range(self.n_particles): r1, r2 = np.random.uniform(0, 1, 2) cognitive = self.c1 * r1 * (self.best_positions[j] - self.swarm_positions[j]) social = self.c2 * r2 * (self.best_positions.max(axis=0) - self.swarm_positions[j]) self.swarm_velocities[j] = self.w * self.swarm_velocities[j] + cognitive + social self.swarm_positions[j] += self.swarm_velocities[j] def get_best_position(self): return self.best_positions[self.best_costs.argmin()] def calibrate_camera(objpoints, imgpoints, img_shape): def cost_func(params, objpoints, imgpoints): mtx = np.array([params[0], 0, params[1], 0, params[2], params[3], 0, 0, 1]).reshape((3, 3)) dist = params[4:] err = 0 for i in range(len(objpoints)): imgpoints2, _ = cv2.projectPoints(objpoints[i], np.eye(3), np.zeros((3, 1)), mtx, dist) err += np.sum((imgpoints[i] - imgpoints2)**2) return err n_corners = np.prod(objpoints[0].shape[:2]) objp = np.zeros((n_corners, 3), np.float32) objp[:, :2] = np.mgrid[0:8, 0:6].T.reshape(-1, 2) ps = ParticleSwarmOptimization(n_particles=50, dim=8+n_corners, bounds=[-1, 1], cost_func=partial(cost_func, objpoints=objpoints, imgpoints=imgpoints)) ps.optimize(n_iterations=100) params = ps.get_best_position() mtx = np.array([params[0], 0, params[1], 0, params[2], params[3], 0, 0, 1]).reshape((3, 3)) dist = params[4:] return mtx, dist objpoints = [] imgpoints = [] img_shape = None for i in range(1, 21): img = cv2.imread(f'images/img{i:02d}.jpg') gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY) img_shape = gray.shape[::-1] ret, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, (8, 6), None) if ret: objpoints.append(objp) imgpoints.append(corners) mtx, dist = calibrate_camera(objpoints, imgpoints, img_shape) print(mtx) print(dist) ``` 该代码首先定义了一个`ParticleSwarmOptimization`类来实现粒子群优化算法。在`optimize`方法中,先随机生成粒子位置,然后根据当前位置计算代价函数,更新个体最优位置和全局最优位置,然后更新粒子速度和位置。最后,调用`get_best_position`方法返回全局最优位置。 接下来,定义了一个`calibrate_camera`函数来进行相机标定。该函数的代价函数是将相机参数和畸变系数作为输入,然后将每个标定图像的标定点投影到图像平面,并计算投影误差的平方和。该函数使用`minimize`函数来寻找最优参数。在该函数中,首先定义了棋盘格的三维坐标,然后对于每个标定图像,使用`cv2.projectPoints`函数将三维坐标投影到图像平面,并计算投影误差。最后,使用`ParticleSwarmOptimization`类来优化相机参数和畸变系数。 最后,读取标定图像并调用`calibrate_camera`函数进行相机标定。

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